Perovskitne sončne celice (PSC) že dosegajo visoko učinkovitost pretvorbe energije, raziskave se zato zdaj osredotočajo na stabilnost teh naprav. Glavni poudarek te doktorske disertacije je na analizi stabilnosti perovskitnih sončnih celic v realnih pogojih delovanja. Rezultati dolgoročnega spremljanja delovanja PSC v realnih pogojih so združeni z rezultati laboratorijske karakterizacije in sistematično analizirani.
Perovskitne sončne celice, za razliko od silicijevih, pogosto izkazujejo metastabilnost – reverzibilne spremembe zmogljivosti delovanja, pri čemer nastopata in se izmenjujeta tako degradacija kot regeneracija. Predstavljena sta dva sistema, ki omogočata laboratorijsko karakterizacijo metastabilnosti: WLED (angl. white LED) za karakterizacijo enospojnih, ter BCLED (angl. bichromatic LED), za karakterizacijo tandemskih sončnih celic.
Vpliv sezonskih ciklov na delovanje PSC je podrobno obravnavan na podlagi seta podatkov z rezultati več kot štirih let spremljanja delovanja PSC pod realnimi pogoji. Razlogi za te spremembe so pojasnjeni s prispevki različnih dejavnikov: spremembe sončnega spektra, delovna temperatura celic, izgube pri sledenju MPP in metastabilnost PSC. Od metastabilnih efektov je pri testiranih PSC najbolj izražen efekt svetlobne regeneracije (angl. »light-soaking effect (LSE)«), reverzibilni proces, ki povzroči da učinkovitost PSC v temi pade in se nato regenerira ob osvetlitvi. Kako različne strukture PSC vplivajo na metastabilnost in intenzivnost ter dinamiko teh efektov, je prikazano na PSC, ki se v strukturi razlikujejo le v plasti za transport vrzeli.
Podrobna evalvacija vpliva LSE je predstavljena z uporabo modela energijskega donosa (angl. »energy yield«, EY). Analiza dnevne dinamike izgub je pokazala, da je LSE odvisen od kumulativnega dnevnega sončnega obsevanja in temperature. EY algoritem je bil nato nadgrajen z upoštevanjem pridobljenih rezultatov tako, da upošteva izgube zaradi LSE.
Predstavljeni dolgoročni podatki o spremljanju stabilnosti PSC pod realnimi pogoji delovanja, predstavljajo potencial te tehnologije sončnih celic. Napovedi so optimistične, tako glede učinkovitosti delovanja kot tudi doseganja ciljev zahtevane življenjske dobe, ki jih zahtevajo trenutno komercializirane PV tehnologije. Prikazani rezultati kljub temu poudarjajo potrebo po natančni interpretaciji zbranih podatkov, bodisi za potrebo napovedovanja učinkovitosti pretvorbe energije ali oceno življenjske dobe.
|